Los exoplanetas de TRAPPIST-1 pueden tener hasta 250 veces más agua que la Tierra

Hace un año se anunció el descubrimiento de los al menos siete exoplanetas que giran alrededor de la estrella enana ultrafría TRAPPIST-1, a solo 40 años luz de la Tierra, Se llaman TRAPPIST-1b, c, d, e, f, g y h (en el sentido en el que aumenta la distancia de la estrella central), y se han convertido en un objetivo prioritario para buscar vida fuera del sistema solar.

Hasta un 5% de la masa de algunos de estos exoplanetas es agua volátil, aproximadamente 250 veces más que los océanos de la Tierra

Ahora se han llevado a cabo más observaciones, tanto con telescopios basados en tierra, como la instalación SPECULOOS que el Observatorio Europeo Austral (ESO) tiene  en el Observatorio Paranal (Chile), como desde los telescopios espaciales Spitzer y Kepler de la NASA. Un equipo de científicos, liderado por Simon Grimm, de la Universidad de Berna (Suiza), ha aplicado métodos de modelado informático muy complejos a los datos disponibles y ha determinado las densidades de los planetas con mucha más precisión. Los resultados se publican en Astronomy & Astrophysics.

Las medidas de densidad, combinadas con los modelos de las composiciones de los planetas, sugieren firmemente que los siete planetas TRAPPIST-1 no son mundos rocosos estériles. Parecen contener cantidades significativas de material volátil, probablemente agua, que alcanza hasta un 5% de la masa del planeta en algunos casos, lo cual supone una gran cantidad. En comparación, solo el 0,02 % de la masa de la Tierra es agua, es decir, que tienen aproximadamente 250 veces más que los océanos de la Tierra, aunque no en forma de agua líquida.

“Las densidades, pese a ser pistas importantes sobre la composición de los planetas, no dicen nada de habitabilidad. Sin embargo, nuestro estudio es un paso importante mientras seguimos explorando si estos planetas podrían sustentar vida”, afirmó Olivier Brice Demory, coautor en la Universidad de Berna.

Infografía con las principales características de los siete planetas de TRAPPIST-1, junto con los cuatro planetas más interiores del sistema solar a la misma escala. / NASA/JPL-Caltech/R. Hurt, T. Pyle (IPAC)

TRAPPIST-1b y c, los planetas más interiores, parece tener núcleos rocosos y estar rodeados de atmósferas mucho más gruesas que la de la Tierra. Por su parte, TRAPPIST-1d es el más ligero de los planetas, con un 30 por ciento de la masa de la Tierra. Los científicos no están seguros de si tiene una gran atmósfera, un océano o una capa de hielo.

TRAPPIST-1e, el más parecido a la Tierra

El equipo de investigación se sorprendió por el hecho de que TRAPPIST-1e sea el único planeta del sistema un poco más denso que la Tierra, lo que sugiere que puede tener un núcleo más denso de hierro y que no necesariamente tiene una atmósfera espesa, un océano o una capa de hielo.

Resulta misterioso que TRAPPIST-1e parezca tener una composición mucho más rocosa que el resto de los planetas, además de tener posibilidades de albergar agua líquida. En términos de tamaño, densidad y de la cantidad de radiación que recibe de su estrella, es el planeta más similar a la Tierra.

En cuanto a TRAPPIST-1f, g y h, están lo suficientemente lejos de la estrella anfitriona como para que el agua pueda congelarse y formar hielos sobre sus superficies. Si tienen atmósferas delgadas, sería improbable que contuvieran las moléculas pesadas que encontramos en la Tierra, como el dióxido de carbono.

¡Por primera vez tenemos una pista que nos dice de qué están hechos los exoplanetas del tamaño de la Tierra!”, dicen los autores

“Es interesante que los planetas más densos no sean los que están más cerca de la estrella, y que los planetas más fríos no tengan atmósferas gruesas”, señala la coautora del estudio Caroline Dorn, de la Universidad de Zúrich (Suiza).

El sistema TRAPPIST-1 seguirá siendo un foco de intenso escrutinio por parte de numerosas instalaciones terrestres y espaciales, incluyendo el ELT (Extremely Large Telescope) de ESO y el futuro telescopio espacial James Webb. Los equipos de investigación también están invirtiendo esfuerzos en buscar otros planetas alrededor de estrellas rojas débiles como TRAPPIST-1.

Respecto a cómo han determinado las masas de los siete exoplanetas, Simon Grimm explica: “Los planetas de TRAPPIST-1 están tan juntos que interfieren entre sí gravitatoriamente, por lo que, cuando pasan frente a la estrella, hay un ligero cambio en los tiempos. Estos cambios dependen de las masas de los planetas, sus distancias y otros parámetros orbitales. Con el modelo informático simulamos las órbitas de los planetas hasta que los tránsitos calculados concuerdan con los valores observados y de ahí derivamos las masas planetarias”.

Por su parte, Eric Agol, miembro del equipo, destaca el significado de este hallazgo: “Una meta, perseguida desde hace un tiempo dentro del campo del estudio de los exoplanetas, ha sido conocer la composición de los planetas que son similares a la Tierra en tamaño y temperatura. El descubrimiento de TRAPPIST-1 y las capacidades de las instalaciones de ESO en Chile y del Telescopio Espacial Spitzer de la NASA en órbita, lo han hecho posible. ¡Por primera vez tenemos una pista que nos dice de qué están hechos los exoplanetas del tamaño de la Tierra!”.

Atmósferas de los planetas de la zona habitable

Esta misma semana también se ha publicado en Nature Astronomy otro estudio en el que un equipo internacional analiza las atmósferas de cuatro de los planetas (d, e, f y g) del tamaño de la Tierra que orbitan dentro o cerca de la zona habitable (donde potencialmente podría haber agua líquida) de la estrella TRAPPIST-1.

Los resultados apoyan aún más la naturaleza terrestre y potencialmente habitable de tres de estos planetas estudiados (los tres primeros). Para este otro trabajo se han utilizado las observaciones de telescopio espacial Hubble, de la NASA y la Agencia Espacial Europea (ESA).